具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體機(jī)械裝置，特別涉及一種噴霧軸流風(fēng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]軸流噴霧風(fēng)機(jī)在許多行業(yè)都有應(yīng)用。在紡織行業(yè)中，為了保持紡織車間的溫度、濕度，以保障紡織產(chǎn)品質(zhì)量，必須設(shè)立空氣調(diào)節(jié)裝置?，F(xiàn)在廣泛采用的紡織空調(diào)系統(tǒng)以傳統(tǒng)的噴霧風(fēng)機(jī)為核心，通過噴霧風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的大量細(xì)微水滴，將水霧液滴與空氣直接進(jìn)行熱質(zhì)交換，從而調(diào)整空氣的濕度和溫度，達(dá)到調(diào)節(jié)空氣的目的。傳統(tǒng)的噴霧風(fēng)機(jī)聚一般風(fēng)機(jī)的送風(fēng)功能和產(chǎn)生噴霧的功能于一身，是在普通軸流風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過安裝噴霧裝置所構(gòu)成的一種軸流風(fēng)機(jī)。傳統(tǒng)的噴霧軸流風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，水從進(jìn)水管流入到風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)的存水套內(nèi)，穿過輪轂后，流向輪轂的迎風(fēng)側(cè)(或稱上游側(cè))，然后流出輪轂，沖擊到擋水盤。由于被擋水盤阻擋，水流改變方向成徑向離心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被擋水盤圓周的鋸齒切割，形成水線沿徑向飛出。在風(fēng)力作用下，沿徑向向外運(yùn)動(dòng)的水線破裂成粗水滴，并被吹向葉輪，粗水滴在旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉葉片的打擊下破裂成霧，隨氣流從風(fēng)機(jī)出口流出。
[0003]以噴霧風(fēng)機(jī)為核心設(shè)備的空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)具有送風(fēng)加濕的能力，故不再需要淋水室，從而可以簡(jiǎn)化噴嘴，噴淋排等構(gòu)件。由于噴霧風(fēng)機(jī)的霧化效果好，與空氣的熱濕交換的時(shí)間長(zhǎng)，故水利用率高；同時(shí)，噴霧風(fēng)機(jī)的噴霧裝置，對(duì)供水壓力要求很小，水泵耗功??；第三，由于不再采用噴嘴，沒有噴嘴堵塞問題。相對(duì)于傳統(tǒng)的淋水式空調(diào)系統(tǒng)，采用噴霧軸流風(fēng)機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)約用水量80%，節(jié)約總能耗20-30%，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。
[0004]但是，對(duì)傳統(tǒng)的噴霧軸流風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，在大水氣比工況下下，傳統(tǒng)噴霧風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率很低。當(dāng)水氣比達(dá)0.1時(shí)，即體積比為0.12X10_3，風(fēng)機(jī)效率降低近30%，壓力下降近20%。隨著水氣比的增加，電機(jī)功耗迅速增大。由于對(duì)電機(jī)耗功監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確，電機(jī)進(jìn)入大水氣比工況運(yùn)行導(dǎo)致燒毀電機(jī)的情況經(jīng)常發(fā)生。
[0005]針對(duì)傳統(tǒng)噴霧軸流風(fēng)機(jī)的這些缺點(diǎn)，已有的改進(jìn)的噴霧軸流風(fēng)機(jī)采用入口設(shè)置噴水環(huán)的形式來進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)(圖2)，改進(jìn)的噴霧風(fēng)機(jī)主要是在葉輪上游、風(fēng)機(jī)流道內(nèi)設(shè)置有一個(gè)環(huán)形的噴水環(huán)，水從輸水管道將外部的水從風(fēng)機(jī)筒壁兩側(cè)連接到噴水環(huán)后，沿噴水環(huán)側(cè)面設(shè)置的噴水孔向葉輪噴射水流，在葉輪的打擊下，水滴破裂成霧。該噴霧軸流風(fēng)機(jī)有效地改善了圖1噴霧風(fēng)機(jī)大水氣比條件下的風(fēng)機(jī)能耗增加，效率下降的問題，但是該噴霧軸流風(fēng)機(jī)入口噴水環(huán)的設(shè)置大大增大了風(fēng)機(jī)流道的阻力，擾亂了葉輪進(jìn)口氣流，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的流量和效率有明顯降低，而且環(huán)形噴水管在高速氣流沖擊下，容易振動(dòng)導(dǎo)致松動(dòng)，因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)。
[0006]雖然噴霧軸流風(fēng)機(jī)的出現(xiàn)，大大降低了老式紡織空調(diào)系統(tǒng)的功耗，但是噴霧風(fēng)機(jī)作為新型紡織空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其本身存在著傳統(tǒng)噴霧風(fēng)機(jī)的水氣比的可使用工況范圍狹窄，改進(jìn)的噴霧風(fēng)機(jī)管道阻力大導(dǎo)致效率下降比較多等問題。在紡織工業(yè)中，通風(fēng)機(jī)的能耗約占總能耗的15%左右，而且又是連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，因此，進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)高效率、適應(yīng)大水氣比工況的噴霧風(fēng)機(jī)將具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對(duì)【背景技術(shù)】所述噴霧軸流風(fēng)機(jī)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可顯著減小進(jìn)口流道的流動(dòng)阻力、提高風(fēng)機(jī)效率和設(shè)備運(yùn)行安全的噴霧軸流風(fēng)機(jī)。
[0008]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，包括電機(jī)、輪轂、動(dòng)葉葉片、風(fēng)機(jī)風(fēng)筒、集流器和疏水柵，其中，動(dòng)葉葉片上設(shè)有徑向擋水裝置。其特征在于，在電機(jī)和輪轂間的風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)外壁，設(shè)置有邊壁噴水管，該邊壁噴水管由一個(gè)置于風(fēng)機(jī)風(fēng)筒外壁的輸水環(huán)管和多個(gè)伸進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)壁的噴水管頭構(gòu)成，每個(gè)噴水管頭均與輸水環(huán)管連通，多個(gè)噴水管頭沿輸水環(huán)管周向均布，各噴水管頭出水口均面向動(dòng)葉葉片，以軸向或近似軸向?qū)⑺畤娤蛐D(zhuǎn)的動(dòng)葉葉片。
[0010]上述方案中，所述噴水管頭的數(shù)量在6至12個(gè)之間。噴水管頭為彎管或直管。其中，彎管為直角彎管或鈍角彎管，其出水口軸向或近似軸向面對(duì)動(dòng)葉葉片的側(cè)面。直角彎管出口可為喇叭形，喇叭面上再開噴水孔。直管則末端封閉，該直管相對(duì)動(dòng)葉葉片的一側(cè)開有若干個(gè)噴水孔。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0012]1、通過設(shè)置邊壁噴水管，克服了傳統(tǒng)的噴霧風(fēng)機(jī)的效率不高及水氣比范圍下的缺點(diǎn)。通過使水流直接沿近似軸線噴水，消除了原輪轂供水導(dǎo)致的水滴徑向運(yùn)動(dòng)速度，可大大降低動(dòng)葉能耗。
[0013]2、邊壁噴水管的設(shè)置對(duì)風(fēng)機(jī)入口流道基本無阻擋效果，因此，所導(dǎo)致的管道阻力的增加很小，基本不會(huì)影響風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，相對(duì)改進(jìn)的噴霧風(fēng)機(jī)，可明顯提高噴霧風(fēng)機(jī)的全壓和效率。
[0014]3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造，同時(shí)結(jié)構(gòu)牢固，流動(dòng)導(dǎo)致的振動(dòng)小，安全性提高。
[0015]4、本發(fā)明所提出具有邊壁噴水管的噴霧風(fēng)機(jī)，電機(jī)功耗明顯減小，同時(shí)可以在大的水氣比工況下運(yùn)行，適應(yīng)范圍廣。
【附圖說明】
[0016]圖1是傳統(tǒng)噴霧軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0017]圖2是一種改進(jìn)的噴霧軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0018]圖3是本發(fā)明具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0019]圖4是圖3中的邊壁噴水管左視圖。
[0020]圖2-圖4中:1.風(fēng)機(jī)風(fēng)筒，2.動(dòng)葉葉片，3.輪轂，4.集流器，5.電機(jī)，6.徑向擋水環(huán)，7.噴水環(huán)，8.疏水柵，9.附加導(dǎo)葉，10.邊壁噴水管，11.徑向擋水裝置，12.噴水管頭，13.輸水環(huán)管。
[0021]圖5是圖3、4中噴水管頭的幾種可選擇的形式。
[0022]圖6是動(dòng)葉上徑向擋水裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0024]參考圖3，一種具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，包括集流器4，風(fēng)機(jī)風(fēng)筒1、電機(jī)5、輪轂3、動(dòng)葉2和疏水柵8，在葉輪進(jìn)口前、電機(jī)5和輪轂3之間的風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)外壁，設(shè)置有邊壁噴水管10，動(dòng)葉2上設(shè)有徑向擋水裝置11。
[0025]參考圖4，邊壁噴水管10由一個(gè)置于風(fēng)機(jī)風(fēng)筒外壁的輸水環(huán)管13和多個(gè)伸進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)壁的噴水管頭12構(gòu)成，每個(gè)噴水管頭均與輸水環(huán)管13連通，多個(gè)噴水管頭沿輸水環(huán)管13周向均布，數(shù)量可在6至12個(gè)之間。各噴水管頭出水口均面向動(dòng)葉葉片2，以軸向或近似軸向方向?qū)⑺畤娤蛐D(zhuǎn)的動(dòng)葉葉片。
[0026]參考圖5，噴水管頭12可以做成彎管(圖5b);特別地，可做成直角“L”形彎管(圖5a)，其出水口軸向或近似軸向面對(duì)動(dòng)葉葉片的側(cè)面；也可以做成沒有出水口的直管(圖5c)，該直管相對(duì)動(dòng)葉葉片的一側(cè)開有若干個(gè)噴水孔，開孔位置的變動(dòng)可控制水流在動(dòng)葉葉片2上的碰撞位置。圖5a的噴水管頭出水口也可做成喇叭形(圖5d)，喇叭面上再開噴水孔(圖5e)。
[0027]參考圖6，動(dòng)葉葉片2上的徑向擋水裝置7可以是整體的一個(gè)或多個(gè)徑向環(huán)。這些徑向環(huán)阻礙了液滴徑向流動(dòng)，可減小液滴徑向速度，降低動(dòng)葉能耗。
[0028]本發(fā)明的工作原理是，風(fēng)機(jī)工作時(shí)，電機(jī)5帶動(dòng)輪轂3和動(dòng)葉葉片2轉(zhuǎn)動(dòng)，氣流經(jīng)集流器4進(jìn)入風(fēng)機(jī)風(fēng)筒1，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉2對(duì)氣流做功后，通過出口排出。在噴霧工況時(shí)，水流進(jìn)入邊壁噴水管10的輸水環(huán)管13，通過多個(gè)噴水管頭12的出口沿軸向(或近似軸向)噴向旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉葉片2，水流與動(dòng)葉葉片2發(fā)生碰撞，被打碎成霧滴，產(chǎn)生噴霧，被來流的空氣帶走，流向下游。噴濺到風(fēng)機(jī)風(fēng)筒I壁面上的水最后由風(fēng)機(jī)風(fēng)筒上對(duì)應(yīng)動(dòng)葉位置的疏水柵8排出，該疏水柵外圍帶為呈斜坡狀。
[0029]采用仿真技術(shù)模擬了圖3結(jié)構(gòu)的一噴霧軸流風(fēng)機(jī)，以及圖2結(jié)構(gòu)的一噴霧軸流風(fēng)機(jī)。對(duì)兩種風(fēng)機(jī)均按照經(jīng)過數(shù)值驗(yàn)證的計(jì)算網(wǎng)格和湍流計(jì)算模型進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能計(jì)算。結(jié)果表明，圖3的噴霧軸流風(fēng)機(jī)相比圖2的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，對(duì)于同樣的風(fēng)機(jī)葉輪，在同樣的設(shè)計(jì)流量7600立方米/小時(shí)，風(fēng)機(jī)的全壓提高10.7% ;風(fēng)機(jī)的全壓效率提高6.7%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，包括電機(jī)、輪轂、動(dòng)葉葉片、風(fēng)機(jī)風(fēng)筒、集流器和疏水柵，其中，動(dòng)葉葉片上設(shè)有徑向擋水裝置，其特征在于，在葉輪進(jìn)口前、電機(jī)和輪轂間的風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)外壁，設(shè)置有邊壁噴水管，該邊壁噴水管由一個(gè)置于風(fēng)機(jī)風(fēng)筒外壁的輸水環(huán)管和多個(gè)伸進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)壁的噴水管頭構(gòu)成，每個(gè)噴水管頭均與輸水環(huán)管連通，多個(gè)噴水管頭沿輸水環(huán)管周向均布，各噴水管頭出水口均面向動(dòng)葉葉片，以軸向或近似軸向?qū)⑺畤娤蛐D(zhuǎn)的動(dòng)葉葉片。2.如權(quán)利要求1所述的具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述噴水管頭的數(shù)量在6至12個(gè)之間。3.如權(quán)利要求1所述的具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述噴水管頭為彎管或直管。4.如權(quán)利要求3所述的具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述彎管為直角彎管或鈍角彎管，其出水口軸向或近似軸向面對(duì)動(dòng)葉葉片的側(cè)面。5.如權(quán)利要求4或所述的具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述直角彎管出口為喇叭形，喇叭面上再開噴水孔。6.如權(quán)利要求3所述的具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述直管末端封閉，直管相對(duì)動(dòng)葉葉片的一側(cè)開有若干個(gè)噴水孔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有邊壁噴水管的噴霧軸流風(fēng)機(jī)，包括集流器，風(fēng)機(jī)風(fēng)筒、電機(jī)、輪轂、動(dòng)葉和疏水柵，動(dòng)葉葉片上設(shè)置有徑向擋水裝置。其特征在于，在電機(jī)和輪轂之間，設(shè)置有邊壁噴水管，邊壁噴水管通過位于風(fēng)機(jī)風(fēng)筒外的環(huán)形輸水管輸入水流，邊壁噴水管伸進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)的噴水管頭出水口面向動(dòng)葉葉片，沿軸向向旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉葉片噴水。由于設(shè)置了邊壁噴水管和徑向擋水裝置，相比已有噴霧軸流風(fēng)機(jī)，本發(fā)明軸流噴霧風(fēng)機(jī)可以顯著提高風(fēng)機(jī)效率，降低電機(jī)功耗。
【IPC分類】F04D29/00, F24F5/00, F04D25/08
【公開號(hào)】CN104929965
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510374936
【發(fā)明人】李景銀, 熊琎, 崔浩禹
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日